Осаждение

Осаждение металлов из растворов производят электролизом, цементацией, кристаллизацией, получением нерастворимых соединений и другими методами.

Электролиз применяют как для извлечения металлов из очищенных растворов после выщелачивания (электроосаждение), так и для получения чистых металлов из черновых продуктов (электрорафинирование). Этот метод широко используется при переработке меди, цинка, кадмия и марганца.

Цементация – электрохимический процесс, протекающий на поверхности металлических частиц с растворенными ионами, при котором происходит растворение металла (железа, цинка) и вытеснение из раствора в осадок меди, золота, серебра:

CuSO4 + Fe →FeSO4 + Cu;

2Na[Au(CN)2] + Zn →2Au + Na2[Zn(CN)4];

2Na[Ag(CN)2] + Zn →2Ag + Na2[Zn(CN)4].

При цементации вытеснение ионов одного металла из раствора его солей осуществляется другим металлом, расположенным выше в ряд напряжений (более электроотрицательным). Так, для цементации меди применяют железо. Для цементации золота и серебра—цинковую и алюминиевую пыль. Для цементации кадмия — цинковую пыль; никеля — кобальтовый порошок.

В медьсодержащих растворах потенциал меди Е = 0,52 В, железа – Е = -0,44 В. Наиболее эффективно цементация меди проходит при рН растворов в пределах 2,5 – 3 [20].

Теоретический расход железа на цементацию меди (Сu2+) составляет 0,874 весовых единицы на единицу меди. Практически расход, как правило, больше (1,2 – 3 кг на 1 кг осаждаемой меди) за счет того, что в процессе цементации помимо осаждения меди протекают другие реакции, в числе которых: 2Fe3++ Fe →3Fe2+ и H+ + Fe →3Fe2+ H2, которые ведут к непроизводительным затратам железа.

При цементации меди используют железный скрап (стружку, обрезки проволоки). Стружку предварительно дробят, а проволочные обрезки измельчают для увеличения поверхности. К недостаткам этих окислителей относится непостоянство химического состава, наличие масла, лака, затрудняющих управление процессом.

Более эффективно использование губчатого железа и железного порошка, широко применяющихся при схеме выщелачивание – цементация - флотация. При этом выщелачиваются окисленные минералы меди, а затем производится её цементация на порошке железа и флотационное извлечение вместе с сульфидными минералами меди.

При цементации золота и серебра из используется цинковый порошок. В ряду напряжений металлов в цианистых растворах потециал цинка (Е = -1,26 В) более отрицателен, чем потенциал золота (Е = -0,54 В) и серебра (Е = -0,31 В). Золото и серебро осаждаются полностью. Протекают также побочные реакции вытеснения водорода цинком, восстановления кислорода а также образование цианидов цинка.

Поэтому расход цинка на практике в десятки раз выше, чем теоретически потребный (0,19 г цинка на 1 г золота).

Для предотвращения обратного растворения золота и других благородных металлов растворы перед цементацией деаэрируют, а затем просачивают через слой дисперсного цинка.

При осаждении благородных металлов цинковой пылью получаются сложные по составу шламы. Наряду с золотом и серебром в них содержится избыток цинка, гидроксид и карбонат цинка, цианид цинка, карбонат и сульфат кальция, соединения меди, сурьмы, селена и др. Для удаления примесей наиболее распространён способ кислотной обработки осадка, прокалки (сушки) и плавки его на золото-серебряный сплав.

Цементацию металлов проводят в различных аппаратах периодического или непрерывного действия (конусах, барабанах, желобах, чанах, ваннах, фильтрах, аппаратах кипящего слоя).

Кристаллизация — это способ осаждения извлекаемого металла при упаривании и охлаждении раствора или изменении рН среды. Таким способом выделяют из раствора сульфат натрия при хлорирующем обжиге пиритных огарков или сульфат марганца при сернокислотном выщелачивании марганцевых руд. В вольфрамовой и молибденовой промышленности кристаллизацию применяют для получения чистых вольфрамата и молибдата аммония, содержание вредных примесей в которых измеряется тысячными долями процента.

Для получения нерастворимых соединений растворы после выщелачивания подвергается воздействию соответствующих химических реагентов. В результате чего ценные компоненты переходят в форму нерастворимых соединений, которые выпадают в осадок.

Так, при взаимодействии с известью, аммиачной водой при рН до 2,3-3,5 осаждаются из растворов железо, алюминий:

Fe2(SO4)3 + 3СаО + 3H2O →2Fe(OH)3↓ +3СаSO4↓;

Al2(SO4)3 + 6NH4OH→2Al(OH)3↓ + 3(NH4)2SO4.

При рН свыше 6,0 осаждается гидроксид меди:

CuSO4 + 2NH4OH→Cu(OH)2↓ + (NH4)2SO4.

При действии NaOH на раствор урана осаждается полиуранат натрия:

2UO2SO4 + 6NaOH→Na2U2O7↓ +2Na2SO4 + 3H2O.

Таким же универсальным методом является осаждение сульфидов металлов путём обработки растворов сернистым натрием, сероводородом или другими растворимыми сульфидами:

Мe2+ + S2-→ Мe S↓.

Варьируя рН селективно осаждают такие металлы, как медь, никель, кобальт, железо и др. Медь и олово осаждаются в сильнокислых растворах, другие металлы – в слабокислых.

Химическое осаждение проводят в обычных реакторах с механическим или пневматическим перемешиванием с последующим обезвоживанием осадка в сгустителях или на фильтрах.

<< | >>
Источник: Самойлик В. Г.. Специальные и комбинированные методы обогащения полезных ископаемых: учебное пособие. 2015

Еще по теме Осаждение:

  1. Возможные методы
  2. 62. ПРАВОВОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ОКОНЧАНИЯ ВОЕННЫХ ДЕЙСТВИЙ И СОСТОЯНИЕ ВОЙНЫ
  3. ЦИРКУЛИРУЮЩИЕ ЭНДОГЕННЫЕ АНТИТЕЛА
  4. Физическая природа микроразрядов
  5. Ди-агностические лабораторные исследования
  6. Препараты для профилактики, лечения и диагностикидифтерии
  7. Иммунные сыворотки и иммуноглобулины
  8. Осада
  9. Микроорганизмыи геологическая история Земли
  10. Диагностические лабораторные исследования
  11. 7.4. ВТОРИЧНАЯ АМЕНОРЕЯ
  12. РАЗДЕЛЕНИЕ СВЯЗАННОГО И СВОБОДНОГО ГОРМОНА
  13. Глава И ГИГИЕНА ТРУДА В ПРОИЗВОДСТВЕ АНТИБИОТИКОВ
  14. Очистка вирусов
  15. ПРИМЕР ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ
  16. ВЫДЕЛЕНИЕ ДНК
  17. § 7. ОКОНЧАНИЕ ВОЙНЫ И ЕГО ПРАВОВЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ
  18. ОСНОВНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ КОМПОНЕНТЫ: ФРАКЦИОНИРОВАНИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИОАКТИВНОСТИ
  19. ВЫДЕЛЕНИЕ РНК
  20. 4. Неидентификационные судебно-баллистические исследования.